具散热及热失控扩散防护的电池模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具散热及热失控扩散防护的电池模块，包含至少一电池组与一防火隔热层。至少一电池组包含多个单元电池，各单元电池通过一导线而相互电性连接。防火隔热层具有上下贯穿的多个电池配置孔与多个气孔，电池配置孔用于设置单元电池，使各单元电池的一侧面套设于防火隔热层中，气孔位于相邻的电池配置孔之间。其中，防火隔热层的一热传导系数随着防火隔热层的温度而降低。

Battery module with heat dissipation and thermal runaway diffusion protection

The utility model discloses a battery module with heat dissipation and thermal runaway diffusion protection, which comprises at least one battery pack and a fire-proof insulation layer. At least one battery pack contains a plurality of unit batteries, and each unit battery is electrically connected with each other through a conductor. The fire-proof insulation layer has a plurality of battery configuration holes and a plurality of air holes which run through the upper and lower parts of the fire-proof insulation layer. The battery configuration holes are used to set the cell batteries, so that one side of the cell batteries is set in the fire-proof insulation layer, and the air holes are located between the adjacent cell configuration holes. Among them, the thermal conductivity of the thermal insulation layer decreases with the temperature of the fire insulation layer.

【技术实现步骤摘要】
具散热及热失控扩散防护的电池模块
本技术有关于一种电池模块，尤指一种具散热及热失控扩散防护的电池模块。
技术介绍
在电池模块系统中，热失控后使电池模块发生全部烧毁的状况相当常见，尤其是高能量的锂电池模块，由于电池堆叠紧密，即使只有一颗电池热失控(thermalrunaway)，其产生的热量会引发不可控的连锁反应，使得全部模块电池烧毁损失，甚至造成爆炸导致伤亡出现。因此，为了控制电池模块的安全性使电池模块不至于全烧毁而影响人员的生命财产的损失，必须开发有效控制热能的材料及方法，以维护电池模块的安全性。
技术实现思路
有鉴于此，在本技术的一实施例中，提出一种具散热及热失控扩散防护的电池模块，可以维持电池的通气性并兼具散热功能。在一实施例中，本技术提供一种具散热及热失控扩散防护的电池模块，包含至少一电池组与一防火隔热层。至少一电池组包含多个单元电池，各单元电池通过一导线而相互电性连接。防火隔热层具有上下贯穿的多个电池配置孔与多个气孔，电池配置孔用于设置单元电池，使各单元电池的一侧面套设于防火隔热层中，气孔位于相邻的电池配置孔之间。其中，防火隔热层的一热传导系数(heattransfercoefficient)随着防火隔热层的温度而降低。为了对本技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：附图说明图1为本技术的具散热及热失控扩散防护的电池模块的实施例的结构示意图。图2为本技术的具散热及热失控扩散防护的电池模块的防火隔热层的结构示意图。图3为本技术的具散热及热失控扩散防护的电池模块于单元电池热失控时热传导的示意图。图4为本技术的具散热及热失控扩散防护的电池模块的实施例的立体分解图。图5为本技术的具散热及热失控扩散防护的电池模块的实施例的结构示意图。图6为本技术的具散热及热失控扩散防护的电池模块的实施例的结构示意图。图7为本技术的具散热及热失控扩散防护的电池模块的单元电池与防火隔热层的配置示意图。主要组件符号说明1具散热及热失控扩散防护的电池模块10电池组12单元电池122侧面124正极126负极14次电池组20防火隔热层22电池配置孔24、26气孔30导线40支撑座42电池固定孔44、46通孔50间隙60盖板62电极通孔64贯孔66贯孔D厚度HA高温区LA低温区K热传导系数T热能。具体实施方式请参考图1与图2。图1为本技术的具散热及热失控扩散防护的电池模块的实施例的结构示意图。图2为本技术的具散热及热失控扩散防护的电池模块的防火隔热层的结构示意图。本技术的具散热及热失控扩散防护的电池模块1包含：至少一电池组10与一防火隔热层20。其中，至少一电池组10包含多个单元电池12，各单元电池12通过一导线30而相互电性连接。防火隔热层20具有上下贯穿的多个电池配置孔22与多个气孔24(26)，电池配置孔22用于设置多个单元电池12，使各单元电池12的一侧面122套设于防火隔热层20中，气孔24(26)位于相邻的电池配置孔22之间。其中，防火隔热层20的一热传导系数K随着防火隔热层20的温度而降低。在一实施例中，相邻的多个单元电池12通过导线30而并联形成至少一次电池组14。在另一实施例中，次电池组14为多个，相邻的次电池组14通过导线30而串联形成电池组10。详细来说，相邻的次电池组14的正负极在同一平面上为交错设置。如图1所示，最右侧的次电池组14中的单元电池12其正极124皆朝上，而相邻接的次电池组14中的单元电池12其负极126朝上，如此配置不但便于导线30的串接，对于热失控时热气的排出也有所帮助(容后详述)。在一实施例中，如图2所示，气孔24与电池配置孔22以蜂巢式最密排列方式配置。在另一实施例中，如图2所示，气孔26与电池配置孔22以线性排列方式配置。在其他实施例中，蜂巢式最密排列方式配置的气孔24与线性排列方式配置的气孔26可分别单独存在或同时存在于防火隔热层20中。气孔24与气孔26的作用在于当单元电池12热失控时，供应单元电池12排气之用，以维持电池组10的通气性并兼顾散热的效果。在本实施例中，为了控制具散热及热失控扩散防护的电池模块1的安全性，使具散热及热失控扩散防护的电池模块1不至于全烧毁，影响人员的生命财产的损失，使用森林防火巷设计观念，将热失控的热扩散控制在最大散热能力内，使具散热及热失控扩散防护的电池模块1不全面延烧，因此利用防火材料产生热阻隔效应与异向性热传特性，使热传在不希望传导方向减缓，而在散热方向加强。详细来说，即是选用特殊的材料来制成防火隔热层20。防火隔热层20需使用在不同温度条件下其热传导系数K会改变的材料，尤其是热传导系数K会随着防火隔热层20的温度升高而降低。进一步来说，当防火隔热层20在小于一第一温度时，其热传导系数K大于0.5W/m·K，当防火隔热层20在介于第一温度与一第二温度之间时，其物理特性随温度改变，防火隔热层20在大于第二温度时，热传导系数K小于0.5W/m·K，其中第一温度小于第二温度。在一实施例中，第一温度约为60℃，第二温度约为150℃，也就是说，当防火隔热层20的温度小于60℃时，其热传导系数K大于0.5W/m·K，此时防火隔热层20具有良好的导热性；当防火隔热层20的温度介于60至150℃之间时，其物理特性随之改变，热传导系数K逐渐下降，当防火隔热层20的温度大于150℃时，其热传导系数K小于0.5W/m·K，此时防火隔热层20具有良好的热阻性。故防火隔热层20可以兼具良好热阻性与导热性的效果。防火隔热层20选用的材料可为一本体，应用高分子热阻隔材料并添加热导值材料至本体，在一实施例中，高分子材料可为聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚胺酯(Polyurethane，PU)、环氧树脂(EPOXY)其中之一或其组合等的包含热塑性与热固性高分子材料，添加剂可为具有反应型官能基的无机粉体如氢氧化铝(Al(OH)3)、或二氧化硅(SiO2)等的含水或不含水材料。在一实施例中，防火隔热层20由高分子材料与具反应型官能基的无机粉体复合材料制成，如聚胺酯与氢氧化铝复合材料，其也具有于不同温度条件下热传导系数K改变的功能。在另一实施例中，防火隔热层20也可由包含玻纤、无机填料与不饱和树脂复合材料组合的块状模料(BulkMoldingCompound，BMC)制成。请参考图1-图3。图3为本技术的具散热及热失控扩散防护的电池模块于单元电池热失控时热传导的示意图。其中，图3右侧的单元电池12为毁损的单元电池12，左侧的单元电池12为正常的单元电池12。当具散热及热失控扩散防护的电池模块1在正常操作温度下，处于低温或室温，此时防火隔热层20并不会影响具散热及热失控扩散防护的电池模块1的均温能力。然而当遭遇到单元电池12热爆走时，毁损的单元电池12(如图3右侧的单元电池12)会形成一热源，将热能T传导至与毁损的单元电池12的侧面122接触的防火隔热层20，进而在防火隔热层20中形成一高温区HA，而配置于毁损的单元电池12及正常的单元电池12(如图3左侧的单元电池12)之间的防火隔热层，于靠近正常的单元电池12的一侧形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具散热及热失控扩散防护的电池模块，其特征为，该电池模块包含：至少一电池组，其包含多个单元电池，各该单元电池通过一导线而相互电性连接；以及一防火隔热层，其具有上下贯穿的多个电池配置孔与多个气孔，该些电池配置孔用于设置该些单元电池，使各该单元电池的一侧面套设于该防火隔热层中，且该些气孔位于相邻的该些电池配置孔之间；其中，该防火隔热层的热传导系数随着该防火隔热层的温度升高而降低。

【技术特征摘要】
2017.11.07 TW 106216518;2017.01.09 US 62/443,8651.一种具散热及热失控扩散防护的电池模块，其特征为，该电池模块包含：至少一电池组，其包含多个单元电池，各该单元电池通过一导线而相互电性连接；以及一防火隔热层，其具有上下贯穿的多个电池配置孔与多个气孔，该些电池配置孔用于设置该些单元电池，使各该单元电池的一侧面套设于该防火隔热层中，且该些气孔位于相邻的该些电池配置孔之间；其中，该防火隔热层的热传导系数随着该防火隔热层的温度升高而降低。2.根据权利要求1所述的具散热及热失控扩散防护的电池模块，其特征为，相邻的这些单元电池通过该导线而并联形成至少一次电池组。3.根据权利要求2所述的具散热及热失控扩散防护的电池模块，其特征为，该次电池组为多个，相邻的这些次电池组通过该导线而串联形成该电池组。4.根据权利要求3所述的具散热及热失控扩散防护的电池模块，其特征为，相邻的这些次电池组的正负极在同一平面上为交错设置。5.根据权利要求1所述的具散热及热失控扩散防护的电池模块，其特征为，这些气孔与这些电池配置孔以蜂巢式最密排列方式配置。6.根据权利要求1所述的具散热及热失控扩散防护的电池模块，其特征为，这些气孔与这些电池配置孔以线性排列方式配置。7.根据权利要求1所述的具散热及热失控扩散防护的电池模块，其特征为，该防火隔热层在小于一第一温度时，该热传导系数大于0.5W/m·K，该防火隔热层在大于一第二温度时，该热传导系数小于0.5W/m·K，其中，该第一温度小于该第二温度。8.根据权利要求7所述的具散热及热失控扩散防护的电池模块，其特征为...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶胜发，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：新型
国别省市：中国台湾,71